Система освещения автомобиля развивается стремительными темпами, обеспечивая все новые и новые уровни безопасности и комфорта движения. Впечатляет эволюция источников автомобильного света: галоген, ксенон, светодиоды и вот, наконец, лазеры. Источниками света на основе лазерных диодов в настоящее время занимаются две автомобильные компании – BMW и Audi, представившие лазерные фары на своих спортивных автомобилях.

Лазерная фара в ее нынешнем виде фарой, как таковой, не является, а представляет собой лазерный модуль дальнего света в составе матричной фары . В перспективе вся автомобильная оптика может перейти на лазерные источники света. Преимуществами лазерных фар, обеспечивающими их широкое применение в будущем, являются:

• большая дальность освещения (до 600 м);
• четкая светотеневая граница;
• компактность конструкции;
• низкое потребление энергии.

Помимо адаптивного дальнего света лазерные фары могут выполнять и другие функции:

• взаимодействие с пешеходами (помощь, предупреждение);
• активная дорожная разметка (разделительные полосы, обочина);
• маркировочный свет (подсветка пешеходов, животных на проезжей части);
• точное затемнение встречных и попутных автомобилей;
• указание габаритов автомобиля в стесненных условиях.

С развитием системы коммуникации между автомобилями перечень функций лазерных фар будет только расширяться.

Конструкция лазерной фары (лазерного модуля матричной фары) включает блок лазерных диодов, зеркальную матрицу, люминофор и линзу. Лазерные диоды от фирмы Osram формируют лазерные лучи длиной 450 нм, которые преобразуются (преломляются) DMD-матрицей (Digital Micromirror Device, дословно – цифровое микрозеркальное устройство), состоящей из более 100000 микрозеркал.

Матрица от фирмы Bosch построена на кремниевой технологии и имеет электромеханическое управление, позволяющее каждому из микрозеркал поворачиваться в горизонтальной и вертикальной плоскости. Это дает возможность изменять площадь и интенсивность освещения с высокой скоростью в широком диапазоне. Люминофор преобразует синие лазерные лучи в белое свечение. На выходе линзы получается мощный световой пучок высокой цветовой температуры, соизмеримой с дневным светом.

Управление лазерной фарой осуществляет электронный блок, который изменяет положение микрозеркал на основании сигналов от радара и видеокамеры . При низких скоростях движения свет распределяется на большой площади проекции, и дорога освещается в широком диапазоне. На высоких скоростях угол раствора уменьшается, а интенсивность света увеличивается.

Ждем появления лазерных фар на массовых автомобилях и это, по всей видимости, не за горами.

За минувшее столетие эволюция автомобильного освещения прошла путь от ацетиленовых горелок и лампочек Ильича до современной оптики, построенной на светодиодах. Адаптивными фарами головного света сегодня в той или иной мере могут похвастать многие автопроизводители, но немногие из них не копируют друг друга, а предлагают что-то по-настоящему прорывное. Компании Audi и BMW почти одновременно начали работу над технологиями так называемого лазерного света (и даже немного поссорились на тему того, кто был первым), и обеим удалось воплотить свои идеи в стандартных автомобилях.

Минимальная цена

4,49 млн руб

Максимальная цена

13,97 млн руб

Правда, если Audi оснастила лазерной оптикой только 99 экземпляров суперкара R8 LMX, то в случае с BMW никакого эксклюзива нет. Заходишь в конфигуратор нового поколения 7 Серии, ставишь галочку напротив опции BMW Laserlight, отстегиваешь 251 200 рублей за эту опцию и получаешь немного автомобильного будущего, если, конечно, можешь себе позволить. Чем же отличается лазерное освещение от обычного светодиодного, раз за него просят такие деньги?

Во-первых, правильнее называть такую оптику не лазерной, а лазерно-люминофорной. Конструкция устроена таким образом, что несколько лазерных диодов подсвечивают люминофор - специальный компонент, который преобразовывает энергию в световое излучение. В результате образовывается сверхмощный световой пучок, который направляется на дорогу через преломления и систему отражателей. Так что сам по себе лазер дорогу не освещает, а лишь вырабатывает необходимую энергию.

Во-вторых, лазерное освещение не работает на городских скоростях - для таких сценариев освещения у BMW 7 Серии присутствует обычный дальний и ближний светодиодный свет, который и так работает эффективно. Лазерный режим активируется вдобавок к основным источникам при долговременном движении со скоростью свыше 70 км/ч, когда поблизости нет других источников света, встречки и попутного транспорта. При этом лазерный модуль не подсвечивает дорогу веерным способом - помимо обычного пучка создается узкий световой тоннель, который "стреляет" вперед более чем на полкилометра. Идеальный режим для движения на высокой скорости по магистралям!

Вот как описывает работу BMW Laserlight сам производитель:

В режиме дальнего света лазерные фары BMW освещают зону до 600 метров, что почти в два раза больше дальности света обычных светодиодных фар. Данный режим автоматически включается по достижении скорости 70 км/ч. В состав фар входит светодиодный ближний свет и светодиодный дальний свет с лазерным модулем. Благодаря неослепляющей системе управления дальним светом BMW и встроенной системе адаптивного освещения поворотов лазерные фары BMW делают ночные поездки еще более приятными и безопасными. Неослепляющая система управления дальним светом BMW распознает наличие других участников дорожного движения и целенаправленно исключает их ослепление.

Из маркетинговых материалов компании BMW.

Иначе говоря, BMW продает клиентам действительно полезную технологию, которая прямо повышает безопасность движения. Здесь отлично работает правило - хорошего освещения много не бывает (бывает мало денег). А мы, в свою очередь, просто обязаны выяснить, сколько стоит подобный лазерный свет в реальной жизни. Не установленный с завода, а купленный с полки российского продавца BMW. Например, при восстановлении автомобиля даже после легкой аварии или в случае банального вандализма. Автоворы научились прекрасно разбираться в дорогих и востребованных деталях.

Топовую оптику BMW Laserlight легко отличить по горизонтальным шторкам синего цвета.

Посчитать, во сколько обойдется новая оптика, мы традиционно попросили официальных дилеров марки BMW в Москве на примере седана BMW 730Ld 2017 года выпуска с соответствующим опциональным освещением. Новость первая: только одна передняя фара BMW Laserlight будет стоить сумасшедшие 339 560 рублей, то есть эту цифру придется умножать на два. Новость вторая: при проблемах с оптикой придется какое-то время поездить вслепую, поскольку срок ожидания детали из Германии составляет около 3 недель. Прибавим сюда стоимость установки и адаптации фар силами официального сервиса - 6 800 рублей, и получим итоговую цифру 685 920 рублей!

Источники света для автомобиля являются важнейшей системой, позволяющей повысить уровень безопасности транспортного средства и управляемость машиной в условиях ограниченной видимости.

Естественно, что автопроизводители стараются постоянно совершенствовать свои осветительные технологии: изначально использовались обычные , затем стали применять LED-источники и светодиоды, теперь дело дошло до лазерной фары для авто.

Принцип работы и устройство лазерных фар

Некоторые люди, насмотревшись фантастических фильмов и услышав первые новости о появлении лазерных фар для автомобиля, забили тревогу – этот источник света, дескать, будет не только ослеплять встречных автолюбителей, но и негативно воздействовать на сетчатку человеческого глаза, разрушая ее.

На самом деле разработчики подобной технологии давно решили эту проблему, благодаря особому подходу к устройству своих систем и принципу их функционирования:

• Лазеры используются только для разогрева специального элемента – фосфора.
• Фосфор, нагреваясь, превращается в сильнейший источник света, который фокусируется на дороге и позволяет ее эффективно освещать.

Кроме того, разработчики реализовали в своих лазерных противотуманных фарах следующие принципы:

• Автоматическое отключение оборудования, в случае попадания транспортного средства в дорожно-транспортное происшествие, при котором фары могут быть повреждены.
• Наличие специальных датчиков, считывающих информацию обо всех встречных предметах и изменению конфигурации дороги. После этого компьютерная система автомобиля может принимать самостоятельные решения о снижении интенсивности выпускаемого пучка света.

Преимущества технологии

Понятно, что подобные источники света автоматически поднимают изначальную стоимость транспортного средства, на котором они будут эксплуатироваться. Поэтому у автолюбителей возникает вполне логичный вопрос – а какие именно преимущества будет давать подобная технология? Их несколько:

• Чистое освещение – источник дает абсолютно белый свет, который совершенно не искажает предметы и их очертания.
• Лазерные фары способны освещать дорогу на расстоянии до 600-та метров.

Последний фактор является очень существенным, так как позволяет в ночное время перемещаться за пределами городской черты на довольно высоких скоростях, одновременно обеспечивая себе и автомобилю приемлемый уровень безопасности.

История появления и развитие

Первая официальная информация о подобной технологии появилась в 2011-ом году. Совсем не удивительно, что пионерами в этом направлении развития автомобильных осветительных систем стали две именитые немецкие компании – БМВ и АУДИ.

Первыми стали представители BMW, которые в 2011-ом году представили мировой публике концептуальное транспортное средство под названием i8, получившее в качественно оснащения подобную технологию. Ровно через три года немецкий спорткар перешел в стадию серийного производства и сегодня доступен людям, конечно, за достаточно высокую сумму денег от десяти миллионов рублей и выше.

Audi представила свой вариант несколькими месяцами позже, в том же 2011-ом году. Но, в отличие от конкурентов, это сразу была серийная модель R18 E-tron Quattro. Одновременно автопроизводитель презентовал и очередной свой концепт (Sport Quattro Laserlight) с аналогичной системой освещения.

То есть, на данный момент времени, люди, которые мечтают иметь собственное транспортное средство, оснащенное лазерными источниками света, может выбрать только среди ограниченного числа автомобильных марок, выпускаемых двумя немецкими компаниями – все остальные автопроизводители пока-что не заявили о разработке аналогичных технологий.

Представьте себе картину: вы подходите к пешеходному переходу и ожидаете, когда машины остановятся, чтобы пропустить вас. Автомобили замирают, и прямо на «зебре» появляется движущаяся стрелка, приглашающая вас перейти дорогу в полной безопасности. Откуда берется это изображение? В дорогу встроен защищенный дисплей, на фонарном столбе установлен проектор?

Нет, анимация демонстрируется фарами автомобиля, который остановился, чтобы вас пропустить. Эту и многие другие перспективные технологии «Популярной механике» продемонстрировали специалисты компании Audi, которые убеждены: фары для автомобиля — что глаза для человека, и средство общения, и зеркало души.

Применив устройство с микрозеркалами DMD, аналогичное используемым в видеопроекторах, инженеры наделили лазерную фару практически безграничными возможностями, среди которых создание неограниченного количества теневых зон и проецирование графики на дорогу.

Дорожный кинотеатр

О том, как устроены лазерные фары, мы подробно писали в июле прошлого года. Таким прожектором уже щеголяет пусть и редкий, но все же серийный спорткар Audi R8 LMX. Четыре лазерных светодиода диаметром всего 0,3 мм каждый формируют единый монохромный синий луч с длиной волны 450 нм. Лазерный луч не является источником света, а служит лишь поставщиком энергии для фосфорного конвертера. Его флуоресцирующий состав излучает видимый свет.

Преимущества лазерных фар мы по достоинству оценили в тоннеле: их ближний свет буквально заливал все пространство, в то время как светодиодные фары лишь проявляли очертания удаленных объектов в сумерках. Дальность действия лазерных фар вдвое больше, чем у традиционных аналогов, и может достигать 600 м. Важно, что их свет по цветовой температуре (5500 К) максимально близок к дневному, приятен для глаз и не вызывает усталости.

Очевидно, что столь мощный прожектор может применяться лишь совместно с автоматической системой управления дальним светом: ослепление встречных водителей по невнимательности должно быть полностью исключено. На Audi R8 LMX видеокамера постоянно отслеживает присутствие встречного и попутного транспорта и при необходимости мгновенно приглушает свет.

Создавая перспективную технологию матрично-лазерных фар, инженеры пошли дальше и объединили конструкции лазерного прожектора и видеопроектора. От последнего фаре достался DMD (digital micromirror device) — устройство с цифровыми микрозеркалами. Оно представляет собой матрицу из сотен тысяч микроскопических зеркал, каждое размером в несколько сотых миллиметра. Зеркала крепятся на полупроводниковой подложке-микросхеме посредством микропетель. С помощью электростатического поля они могут поворачиваться на разные углы с частотой до 5000 раз в секунду, отражая больше или меньше света от фосфорного корректора в фокусирующую линзу.

Превратив фару в видеопроектор, инженеры Audi убили сразу двух зайцев. Во‑первых, они наилучшим образом решили проблему ослепления других участников движения. Матрично-лазерная фара может создавать для них неограниченное количество теневых зон, при этом непрерывно освещая дорогу ярчайшим дальним светом.

Световая сфера изготовлена по технологии объемной формовки печатных плат MID. Она содержит 52 интегрированных светодиода и все необходимые проводники для питания и управления ими. Также на фото OLED-пластины, световые волокна, оптоволоконная ткань.

Во-вторых, DMD превращает фару в средство коммуникации и помощи водителю. Мощный лазерный дальний свет требуется только за городом на скоростях свыше 60 км/ч. В городе же он может служить подсказкой. В узких местах строительных зон и тесных парковок фара может проецировать прямо на дорогу линии габаритов машины, чтобы было проще соотнести ширину кузова с имеющимся пространством. В сумерках она подсветит дорожные знаки, чтобы они не остались незамеченными.

Возможно, в будущем такие фары будут проецировать на дорогу контрастный узор непосредственно перед автомобилем, чтобы предупреждать о его появлении из-за угла. А движущиеся стрелки на «зебре» подскажут пешеходу, что автомобиль полностью остановился и можно смело переходить дорогу.

Световой росчерк

Оказывается, живые концерты могут давать не только музыканты, но и художники. Глава департамента дизайна светотехнических приборов Сезар Мунтада Роура, собрав журналистов вокруг своего стола, берет большой лист фактурного черного картона и белым карандашом подчеркнуто размашистыми движениями воссоздает динамичный образ Audi TT. Он объясняет, как не больше десятка ниспадающих линий определяют агрессивный и узнаваемый стиль спортивного автомобиля. А затем финальным аккордом Сезар наносит буквально пару штрихов, демонстрируя, насколько полно те же ценности можно передать с помощью дизайна фар.

Концепция световой подписи Audi предполагает, что каждая модель фирмы будет щеголять собственным уникальным рисунком дневных ходовых огней, раскрывающим характер автомобиля, от агрессивных диагоналей ТТ до основательных параллелей Q7. Эволюция дневных ходовых огней на моделях Audi последних лет наглядно демонстрирует, насколько быстро развиваются световые технологии: если в 2008 году ходовые огни состояли из нескольких отчетливо различимых светодиодов, то сегодня они представляют собой абсолютно однородные (или, как говорят специалисты, гомогенные) светящиеся полосы.

Для рассеивания света в таких случаях применяется полимерный материал, внешне напоминающий оргстекло, внутри которого содержится множество воздушных пузырьков. От диаметра и количества этих полостей зависят характеристики светового элемента — гомогенность, яркость, экономичность. Современные рассеиватели позволяют использовать намного меньше светодиодов, располагая их на расстоянии более десяти сантиметров друг от друга. Перспективным материалом для рассеивателей считаются вспененные полимеры, подкупающие своим малым весом и полной свободой в изготовлении сложных форм.

Скульптура «Матрица органических светодиодов Audi» призвана наглядно продемонстрировать, что специалисты компании подразумевают под 3D-дизайном световых приборов. По мере того, как зритель движется вокруг, она постоянно изменяется, и только в одном ракурсе десятки маленьких пластинок складываются в четкую надпись Audi.

Вероятно, следующее поколение дневных ходовых огней будет использовать световые волокна — гибкие нити, изготовленные из полимерных материалов или кварцевого стекла. Они удобны в плане компоновки, так как позволяют размещать источник света глубоко внутри корпуса фары. Волокна могут излучать свет с торца (оптоволоконный проводник) или по всей длине. Из них можно создавать тканые светящиеся полотна.

Специалисты Audi считают одной из главных тенденций в дизайне световых приборов трехмерность: с разных ракурсов они должны выглядеть по‑разному, создавая причудливую игру сложных форм. Реализовать непростые художественные идеи поможет технология формованных печатных плат MID (molded interconnected device). Трехмерный каркас MID отливается из металла, покрытого полимером. Электрическая схема наносится на него с помощью лазера: полимер испаряется, обнажая металл. Получившиеся металлические контуры усиливаются с помощью гальванизации — теперь они могут питать мощные светодиоды.

Новый спорткар Audi R8 получил лазерные фары в качестве серийного оснащения. Они оснащены как лазерным, так и светодиодным модулем дальнего света. В зависимости от дорожной ситуации используется свет разной интенсивности.

Важнейшая технология фар будущего — кремниевые линзы. Они позволяют создавать очень малые радиусы кривизны, что, в свою очередь, означает малые размеры самой линзы по сравнению со стеклянным аналогом. Кремний легче стекла и лучше переносит высокие температуры.

Голубая мечта инженеров и дизайнеров Audi — автомобиль, целиком покрытый слоем из органических светодиодов OLED, весь светящийся и демонстрирующий видеоэффекты высокого разрешения. Теоретически это возможно, так как отдельные излучающие свет элементы OLED имеют микроскопические размеры и могут наноситься на подложку очень тонким слоем. Однако добиться такого на практике в обозримом будущем не удастся: органические светодиоды слишком чувствительны к перепаду температур и не выносят контакта с водой. Поэтому пока что они требуют защиты толстым слоем стекла, которое можно изгибать только в одной плоскости.

Лазерный противотуманный фонарь (на фото), скорее всего, появится на рынке очень скоро — как только будет одобрен регулирующими органами. Трехмерные габаритные огни на основе изогнутых OLED-пластин также весьма близки к серии. А вот взбалмошная анимация во всю заднюю дверь всего лишь имитирует с помощью проекции гибкое OLED-покрытие, которое, возможно появится в отдаленном будущем.

Хайтек под присмотром

Кроме концептуальных световых приборов, которые если и пойдут в серию, то только через десяток-другой лет, в лабораториях Audi разрабатываются остроумные решения, которые готовы к этому уже завтра. Один из самых впечатляющих образцов — лазерный противотуманный фонарь. Он представляет собой красный сканирующий лазер, рисующий на дороге позади автомобиля тонкую поперечную полоску. Только и всего.

В ясную погоду эта полоска практически незаметна другим участникам движения. В отличие от традиционной задней противотуманки, она не слепит водителей и не отвлекает их, даже если нерадивый хозяин забыл ее выключить. Зато в тумане становится виден сам лазерный луч, и за автомобилем проявляется яркий красный треугольник.

Светотехника — весьма консервативная отрасль. Работа световых приборов имеет самое непосредственное отношение к безопасности движения, поэтому их строение и характеристики жестко регламентированы государственными органами. В тесном контакте с дизайнерами и технологами работают лоббисты, демонстрирующие чиновникам новые разработки и обосновывающие их пользу для безопасности дорожного движения.

Для некоторых разработок, таких как лазерный противотуманный фонарь, именно законодательство является основным или единственным препятствием для внедрения в серию. К счастью, опыт показывает, что это препятствие временное. Иначе мы не увидели бы на наших дорогах автомобили Audi, щеголяющие динамическими указателями поворотов и мерцающими при резких торможениях стоп-сигналами.

В 2008 году Audi R8 стал первым в мире серийным автомобилем с полностью светодиодной головной оптикой, затем в 2012 году появились и инновационные динамические указатели поворотов. Новая глава в истории автомобильной индустрии была открыта Audi в 2013 году, когда на обновленной модели Audi A8 появились матричные светодиодные фары Matrix LED. Теперь бренд с четырьмя кольцами на модели Audi R8 LMX демонстрирует лазерный излучатель, формирующий луч дальнего света. Эта технология позволяет улучшить дальность освещения, что является идеальным решением для спорткара Audi R8 LMX.

При разработке технологий освещения инженеры Audi работают совместно с коллегами из спортивного подразделения. К примеру, сочетание светодиодных и лазерных источников для формирования луча дальнего света впервые будет использовано на новых гоночных прототипах Audi R18 e-tron quattro в ходе марафона «24 часа Ле-Мана» 14–15 июня. Тем самым продолжается традиция бренда с четырьмя кольцами: спортивные соревнования становятся испытательным полигоном для новых технологий, предназначенных для использования на серийных автомобилях.

В лазерной фаре дальнего света лазерный модуль излучает пучок света, бьющий вдвое дальше, чем у светодиодных фар. Каждый модуль состоит из четырех высокомощных лазерных диодов. Имея диаметр всего 300 микрометров, они генерируют синий лазерный луч с длиной волны 450 нанометров. Фосфорный конвертер преобразует это излучение в используемый при дорожном движении белый свет с цветовой температурой 5500 Кельвинов, создавая идеальные условия для восприятия человеческим глазом.

Он позволяет водителю легче воспринимать контрастные детали и предотвращает усталость. Световой пучок, который активируется при скоростях от 60 км/ч, дополняет светодиодные модули дальнего света Audi R8 LMX и значительно повышает видимость и безопасность. Интеллектуальная система с видеокамерой отслеживает присутствие других участников движения и автоматически регулирует распределение светового потока, исключая возможность их ослепления.

Audi R8 - это флагманская спортивная модель, близкая по конструкции к гоночным болидам. Audi R8 LMX предлагается в кузове купе, а его выпуск будет ограничен 99 экземплярами. Имея мощность 570 л.с. и развивая крутящий момент 540 Нм, его 5,2-литровый двигатель V10 способен разогнать автомобиль до 100 км/ч всего за 3,4 секунды.

Новая флагманская модель привлекает внимание благодаря эксклюзивной окраске - синему цвету Ara Blue с эффектом хрусталя. Крупный задний спойлер с неизменяемой геометрией увеличивает прижимную силу на задней оси. Он выполнен из армированного углепластика с матовым покрытием. Из такого же материала изготовлены нижний передний спойлер, накладки боковых воздухозаборников, крышка моторного отсека, корпуса наружных зеркал, боковые обтекатели, заднее антикрыло и диффузор.

Складывающиеся спортивные сиденья получили отделку из благородной кожи Fine Nappa с ромбовидной прострочкой цвета Sepang Blue. Гармоничность интерьера подчеркивается легкими штрихами. В отделке центрального тоннеля и рычага стояночного тормоза использован матовый карбон.

Audi R8 LMX появится на дорогах Европы летом 2014 года. В Германии цены будут начинаться от 210 000 евро. Квота на Россию ограничена несколькими автомобилями, цену объявят в момент старта продаж - в 4-м квартале 2014 года.

Правда, вот компания BMW оспаривает первенство Audi в «лазеризации». Мюнхенцев понять можно: концептуальный родстер Vision ConnectedDrive, оснащенный лазерной оптикой дебютировал еще 2011 году на автосалоне в Женеве. Кроме того, скоро стартуют продажи серийного BMW с прогрессивным дальним светом - продвинутые «прожекторы» будут устанавливать в качестве опции на гибридный спорткар i8. Машина планируется к продаже и в России и будет показана на Московском автосалоне.